Способ преобразования напряжения высокой частоты в напряжение низкой частоты

(ГОСПАТЕНТ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНФфь;,Л, - Фр фМ АТЕНТУ и Л,ф, Быи Л,Ф, Бы, возбуждаесшая школа,с зп(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к преобразовательной электротехнике и может быть использовано в наземных турбогенераторных энергоустановках промышленной частоты.Для получения трехфазного напряжения низкой частоты фаза А первого генератора соединяется с фазой А второго, фаза В первого - с фазой С второго, фаза С первого - с фазой В второго (см. чертеж).Предлагаемый способ устраняет противоречие, возникающее при использовании турбогенераторов в наземных энергоустановках промышленной частоты 50 Гц между необходимостью обеспечения работы турбины и генератора при высокой частоте вращения для получения высокой экономичности и малых габаритов и массы и требованием обеспечения переменного тока низкой частоты 50 Гц, Так, для получения приемлемых экономических и массогабаритных характеристик частоту вращения выбирают равной 30000 об/мин и более, а;(57) Использование; в преобразовательной технике, в частности в наземных турбогенераторных энергоустановках промышленной частоты, Сущность изобретения: выходные равные по величине напряжения трехфазных высокочастотных генераторов с разностью частот, равной удвоенному значению низкой частоты, пофазно суммируют последовательным соединением фаз "А" обоих генераторов, фазы "В" первого-с фазой "С" второго, фазы "С" первого - с фазой "В" второго. Суммарное напряжение каждой фазы выпрямляют, а полярность выпрямленных напряжений коммутируют на противоположную в моменты минимума огибающей напряжений биений по каждой фазе отдельно. 1 ил,при частоте вращения 30000 об/мин частота переменного тока на выходе генератора даже при одной паре полюсов равна 500 Гц. Возникает необходимость преобразования высокой частоты (500 Гц и выше) в низкую частоту 50 Гц.П р и м е р, Предлагаемый способ рассмотрен применительно к наземной автономной газотурбинной установке, построенной по циклу Брайтона, в которой рабочие обмотки двух генераторов, входящих в состав турбокомпрессоргенераторов, включены последовательно по схеме рис, 1, Частота переменного тока первого генератора 11 = 1050 Гц, частота второго 12 = 950 Гц, При последовательном соединении обмоток генератора исключается взаимное влияние генераторов друг на друга,Напряжение биений, возникающее в этом случае, описывается следующей фсрмулой:В 1-Ю В 1 - О)20 = 20 п соз2Для получения частоты огибающей равной 50 Гц необходимо иметь разность частот напряжений генераторов равной 100 Гц.Амплитуда напряжения на нагрузке равна удвоенной амплитуде напряжения каждого генератора.Для получения сдвига фаз между огибающими напряжений биений в каждой фазе, равного 120, обмотки генераторов должны быть соединены по схеме рис. 1.При этомОд=Оп зп в 1 с+О з 1 п врс=в 1 - вг, в 1 - йп 1 соз 2 1 з и 1,2 лОв = Ов зп(в 1 т- - )+3+Ов зп(Ю- )=2 Ощ х3в 1 - мг 2 л в 1 +ахсоз( 2 1+ 3 3 и 21.Из приведенного анализа следует, что при соединении фаз обмоток генераторов по чертежу и при последующей коммутации трехфазных напряжений биений с выделе. нием огибающих, на нагрузке получим трехфазный ток низкой частоты (50 Гц).В результате анализа установлено, что действующее напряжение на выходе коммутатора равно амплитуде напряженияодного из генераторов, средняя мощность в нагрузке равна сумме мощностей каждого из генераторов,По предварительной оценке реализация предлагаемого способа позволяетуменьшить массу энергоустановки на 30 -40 О и повысить эффективность преобразо 5 вания на 10-15 6 за счет обеспеченияработы турбогенераторов на предельно-допустимой частоте вращения и исключенияодного турбогенератора в случае получениятрехфазного напряжения низкой частоты10 (по сравнению с прототипом) исключениянеобходимости формирования синусоидального напряжения (по сравнению с аналогом - системой преобразования спомощью ПТС).15 Формула изобретенияСпособ преобразования напряжениявысокой частоты в напряжение низкой частоты, включающий формирование напряжения биений высокочастотных генераторов,20 выпрямление напряжений биений, коммутацию полярности выпрямленного напряжения в моменты минимума огибающей,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности преобразова 25 ния и снижения массы энергоустановки, выходные равные по величине напряжениятрехфазных высокочастотных генераторов сразностью частот, равной удвоенному значению низкой частоты, пофэзно суммируют30 последовательным соединением фаз "А"обоих генераторов, фазы "В" первого в , сфазой "С" второго, фазы "С" первого - с .фазой "В" второго, суммарное напряжениекаждой фазы выпрямляют, а полярность вы 35 прямленных напряжений коммутируют нэпротивоположную в моменты минимумаогибающей напряжения биений по каждойфазе отдельно,